G06K19/0701—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management

Abstract

The circuit has an antenna for receiving radio frequency signals and an extraction unit for extracting a part of the energy necessary for the transponder circuit, non-volatile memory unit and a control logic unit. The control logic unit is arranged for performing a write operation. An evaluation unit (71) includes a resistive divider including a set of resistors or a programmable current source and rectifier unit on each connector of the antenna for simulating a write operation in the memory and the energy that is recuperated by the power supply.

Description

Translated from French

DOMAINE TECHNIQUE TECHNICAL AREA

La présente invention concerne de manière générale un émetteur récepteur portatif de petites dimensions, appelé encore circuit transpondeur ou circuit intégré sans contact ou encore étiquette électronique sans contact ou "RFID tag" selon la terminologie anglaise, ce circuit transpondeur utilisant une liaison radiofréquence pour recevoir au moins une partie de son énergie de fonctionnement et pour communiquer avec un autre émetteur-récepteur généralement plus volumineux, appelé encore lecteur ou station de base, cette station de base ayant plus d'énergie à disposition. The present invention relates generally to a portable transceiver of small dimensions, also known as transponder integrated circuit or circuit without contact or contactless electronic label or "RFID tag" according to English terminology, this transponder circuit using a radio link for receiving at least a portion of its operating power and to communicate with another transceiver typically larger, still called a reader or base station, the base station having more energy available.

Pour fonctionner le circuit transpondeur peut, selon les modes de fonctionnement prévus, ne recevoir son énergie que du champ électromagnétique ambiant rayonné par la station de base ou encore utiliser en partie l'énergie reçue par radiofréquence et en partie de l'énergie stockée ou produite à l'intérieur du circuit transpondeur. To operate the transponder circuit may, depending on the intended operating modes, only receive its energy from the ambient electromagnetic field radiated by the base station or use in part the energy received by radio frequency and some of the energy stored or produced within the transponder circuit.Ce champ électromagnétique sert également à l'échange des données entre le circuit transpondeur et la station de base. This electromagnetic field is also used for data exchange between the transponder circuit and the base station.Certaines données reçues par le circuit transpondeur doivent être stockées dans une unité de mémorisation non-volatile du circuit transpondeur. Some data received by the transponder circuit must be stored in non-volatile memory unit of the transponder circuit.

Les différentes solutions existantes proposées dans l'art antérieur reposent sur deux principes, l'un consistant à mesurer la valeur de la tension d'alimentation et l'autre consistant à enclencher l'élévateur de tension nécessaire au fonctionnement de la mémoire, en particulier pour les opérations d'écriture dans cette dernière, et à mesurer la tension fournie à la sortie de cet élévateur de tension. The various existing solutions proposed in the prior art are based on two principles, one consisting in measuring the value of the supply voltage and the other being to trigger the voltage step for the operation of the memory, especially for write operations therein, and measuring the voltage supplied to the output of the voltage booster.

Toutefois, aucune de ces deux solutions n'est applicable pour un circuit transpondeur car dans un cas, la mesure de la tension d'alimentation n'est pas significative de l'énergie à disposition dans le circuit transpondeur et dans l'autre cas, la durée d'évaluation devrait durer aussi longtemps qu'un cycle réel pour une opération d'écriture et prendre en compte l'énergie éventuellement déjà stockée. However, none of these solutions are applicable to a transponder circuit since in one case, the measurement of the supply voltage is not significant energy available in the transponder circuit and in the other case, the trial period should last as long as a real cycle for a write operation and take into account the possibly already stored energy.

C'est pourquoi une toute autre approche doit être développée pour résoudre le problème posé. That is why a different approach should be developed to solve the problem.Il s'agit de pouvoir stocker des données en mémoire non-volatile sans corruption de l'information. It can store data in non-volatile memory without information corruption.Toute opération d'effacement ou d'écriture en mémoire demande une certaine quantité d'énergie. Any erase operation or write memory requires a certain amount of energy.Dans le cas d'un circuit transpondeur, en raison d'une capacité limitée de stockage de l'énergie, voire d'aucune capacité de stockage disponible, l'énergie doit essentiellement provenir de la liaison radiofréquence qui a une valeur aléatoire. In the case of a transponder circuit, due to a limited capacity of storing energy, or no available storage capacity, the energy must come primarily from the radio link which has a random value.En effet, les périodes de communication entre le circuit transpondeur et la station de base sont entrecoupées de périodes de repos pendant lesquelles le champ électromagnétique est absent. Indeed, periods of communication between the transponder circuit and the base station are interspersed with rest periods during which the electromagnetic field is absent.Naturellement comme la distance de communication peut être variable entre le circuit transpondeur et la station de base, par voie de conséquence l'énergie reçue par le circuit transpondeur est également variable. Of course as the communication distance may be variable between the transponder circuit and the base station, consequently the energy received by the transponder circuit is also variable.De plus, la quantité d'énergie transmise par la station de base et reçue par le circuit transpondeur dépend en outre de la position réciproque des antennes d'émission et de réception. In addition, the amount of energy transmitted by the base station and received by the transponder circuit also depends on the mutual position of the transmit and receive antennas.On notera que la faible capacité de stockage de l'énergie pouvant être présente dans le circuit transpondeur est prévue seulement pour absorber les pics de consommation apparaissant à certains moments particuliers lors d'une opération d'écriture en mémoire. Note that the low energy storage capacity that can be present in the transponder circuit is provided only to absorb the consumption peaks occurring at specific times during a memory write operation.

On sait par ailleurs qu'une opération d'écriture commencée ne doit pas être interrompue avant la fin sans mettre en danger l'intégrité de l'information à mémoriser. We also know that a write operation started should not be interrupted until the end without endangering the integrity of the information to be stored.Dans le cas d'un circuit transpondeur, le risque potentiel d'interrompre une opération d'écriture en cours est le manque d'énergie à disposition pour mener cette opération normalement à terme. In the case of a transponder circuit, the potential risk of interrupting an ongoing write operation is the lack of energy available to conduct this operation normally completed.Il est donc primordial de savoir à l'avance, c'est-à-dire avant de commencer une opération d'écriture, si l'on disposera de l'énergie suffisante pour mener à bien une telle opération. It is therefore important to know in advance, that is to say before starting a write operation, if we will have enough energy to carry out such an operation.

Le but de la présente invention est de répondre aux inconvénients mentionnés ci-dessus en fournissant un circuit transpondeur pour lequel il est possible de réaliser de manière fiable des opérations d'écriture dans sa mémoire non-volatile. The object of the present invention is to meet the drawbacks mentioned above by providing a transponder circuit for which it is possible to reliably write operations to the nonvolatile memory.En résumé, il s'agit donc d'écrire une mémoire de type non-volatile dans un circuit transpondeur utilisant l'énergie reçue par une antenne et ne disposant pas de capacité suffisante de stockage de cette énergie. In summary, there is thus a write non-volatile memory in a transponder circuit using the energy received by an antenna and does not have sufficient storage capacity of this energy.Comme l'énergie est reçue en quantité variable avec la distance à l'émetteur ou station de base, il est nécessaire de vérifier avant d'entreprendre une opération d'écriture si cette énergie sera en quantité suffisante pour le bon déroulement de cette opération. As power is received in a variable amount with the distance to the transmitter or base station, it is necessary to check before starting a write operation if the power will be sufficient for the success of this operation.L'invention en question ce propose de résoudre ce problème pour de tels circuits transpondeur. The invention in question it proposes to solve this problem for such transponder circuits.

En résumé, l'invention consiste dans l'utilisation d'un bloc qui évalue l'énergie reçue au niveau de l'antenne. In summary, the invention consists in the use of a block which measures the energy received at the antenna level.Ce bloc appelé unité d'évaluation évalue l'énergie reçue au niveau de l'antenne ce qui permet de faire abstraction de l'énergie stockée dans des condensateurs ou produite par une batterie du circuit transpondeur car cela fausserait l'estimation de l'énergie réellement à disposition. This block called evaluation unit evaluates the energy received at the antenna allowing to ignore the energy stored in capacitors or produced by a battery of the transponder circuit as this would distort the estimate of the energy actually available.

De plus, de par la constitution du circuit, on sait que, si on évalue l'énergie à disposition pendant une période préliminaire de durée réduite, cela suffira pour assurer une opération d'écriture complète en toute sécurité. In addition, the constitution of the circuit, we know that if we evaluate the energy available during a preliminary short period of time, it will be enough to ensure complete write operation safely.En effet, l'évolution du niveau d'énergie reçue reste faible pendant le déroulement d'une telle opération complète d'écriture. Indeed, the evolution of the received energy level remains low during the course of such a complete write operation.

Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le circuit transpondeur comprend en outre une unité de surveillance de la tension d'alimentation du circuit transpondeur et des moyens d'interruption de l'unité d'évaluation qui sont activés lorsque la tension d'alimentation du circuit transpondeur est inférieure à un seuil prédéterminé de fonctionnement du circuit transpondeur. According to an advantageous embodiment of the invention, the transponder circuit further includes a supply voltage monitoring unit of the transponder circuit and means for interrupting the evaluation unit that are activated when the voltage 'of the transponder circuit supply is less than a predetermined threshold of operation of the transponder circuit.

Ainsi selon ce mode de réalisation avantageux, l'invention consiste dans l'utilisation conjointe, d'une part d'un bloc qui évalue l'énergie reçue au niveau de l'antenne et, d'autre part d'un bloc qui surveille le niveau de tension sur l'alimentation du circuit. Thus, according to this advantageous embodiment, the invention consists in the joint use of the one part of a block which measures the energy received at the antenna and, secondly a block monitors the voltage level at the circuit power supply.Ce bloc appelé aussi unité de surveillance surveille le niveau de tension sur l'alimentation générale du circuit transpondeur ce qui permet d'interrompre prématurément toute évaluation de l'énergie reçue. This block also called monitoring unit monitors the main power on voltage level of the transponder circuit allowing prematurely stop any Evaluation of the energy received.Ce cas se présente en particulier quand le niveau d'énergie reçu est trop faible. This occurs particularly when the received power level is too low.En effet l'énergie écoulée pour l'évaluation ferait défaut pour le maintien à un niveau suffisant de la tension d'alimentation générale. Indeed energy elapsed for the evaluation would fail to maintain a sufficient level of general supply voltage.Ce qui conduirait à un mauvais fonctionnement du circuit transpondeur par manque de tension d'alimentation. Which would lead to a malfunction of the transponder circuit for lack of supply voltage.Un arrêt prématuré de l'évaluation de l'énergie permet de remettre à disposition l'énergie reçue pour régénérer la tension de l'alimentation générale. A premature termination of the evaluation of the energy used to reset the received energy available to regenerate the voltage of the power supply.

En outre la solution choisie permet avantageusement de contrôler différentes valeurs d'énergie reçue selon les modes de travail du circuit transpondeur mais aussi de modes différents d'écriture en mémoire, sachant également que plusieurs tailles de plans de mémoire peuvent être envisagés. In addition the selected solution advantageously makes it possible to control different energy values ​​received in the manner of working of the transponder circuit but also of different memory write modes, also knowing that several memory planes sizes can be envisaged.En effet, il est intéressant de pouvoir gérer plusieurs modes d'écriture qui nécessitent chacun des niveaux différents d'énergie minimum pour assurer une opération correcte d'écriture. Indeed, it is interesting to be able to manage multiple modes of writing that each require minimum energy levels of to ensure proper operation of writing.De plus selon les variations naturelles du procédé de fabrication et son amélioration au cours du temps, il est à prévoir que pour une dimension de mémoire donnée, l'énergie nécessaire à une opération d'écriture donnée variera. Further in accordance with the natural variations in the manufacturing process and improvement over time, it is expected that, for a given memory size, the energy required for a given write operation will vary.Il est également préférable de se laisser la possibilité qu'un même dispositif de contrôle puisse servir pour des mémoires de dimensions différentes, de la sorte la solution proposée pourra s'appliquer à différents circuits transpondeurs. It is also best to leave the possibility that the same control device can be used for memories of different sizes, so the proposed solution can be applied to different transponder circuits.

Pour cela, on notera avantageusement que la solution préconisée offre la possibilité d'homogénéiser la distance d'écriture pour une production donnée de mémoires même si certaines mémoires pourraient être écrites avec moins d'énergie. For this, it is noted that the recommended solution advantageously provides the ability to standardize the writing distance for a given output memories although some memories could be written with less energy.En effet pour un type de station de base donnée, le niveau d'énergie minimum nécessaire correspond à une distance donnée par rapport à l'antenne d'émission. Indeed for a given base station type, the minimum energy level required corresponds to a given distance relative to the transmitting antenna.Le circuit transpondeur qui contient la mémoire non-volatile devra donc être à une distance donnée maximum pour pouvoir être écrit grâce à ce système de d'évaluation de l'énergie reçue. The transponder circuit which contains the non-volatile memory should therefore be at a maximum given distance to be written through the system of evaluation of the received energy.De plus on notera que cette distance est pratiquement indépendante de la température ambiante ce qui n'est pas le cas pour les solutions proposées dans l'art antérieur. Also note that this distance is practically independent of the ambient temperature which is not the case for the solutions in the prior art.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : Other features and advantages of the present invention will become more apparent from reading the following detailed description of the invention embodiments given by way of non-limiting examples and illustrated by the accompanying drawings, wherein:

la thefigure 1 figure 1représente un schéma blocs d'un circuit transpondeur selon un mode de réalisation de l'invention; represents a block diagram of a transponder circuit according to one embodiment of the invention;

la thefigure 2 Figure 2représente un schéma blocs de l'unité d'évaluation selon un mode de réalisation préféré de l'invention; represents a block diagram of the evaluation unit according to a preferred embodiment of the invention;

L'antenne 1, qui reçoit les signaux émis par la station de base, est reliée à un bloc de synchronisation 30 du circuit transpondeur sur la station de base, comprenant par exemple des moyens d'extraction de signaux d'horloge 31, suivis de moyens diviseurs de fréquence 32, suivi d'un séquenceur 33. Les moyens d'extraction de signaux d'horloge 31 permettent de récupérer un signal d'horloge à la fréquence porteuse utilisée par la station de base. The antenna 1, which receives the signals transmitted by the base station, is connected to a synchronization block 30 of the transponder circuit at the base station, for example comprising means for extracting clock signals 31, followed by frequency divider means 32, followed by a sequencer 33. the extraction means of clock signals 31 are used to recover a clock signal at the carrier frequency used by the base station.Les moyens diviseurs de fréquence 32 permettent d'abaisser à la fréquence de travail du circuit transpondeur, la fréquence du signal d'horloge extrait. The frequency divider means 32 make it possible to lower the operating frequency of the transponder circuit, the frequency of the extracted clock signal.Cette même antenne 1 est également reliée à un bloc de réception 40 permettant de recevoir 41 et de décoder 42 les commandes envoyées par la station de base. The same antenna 1 is also connected to a receiving block 40 for receiving 41 and 42 to decode commands sent by the base station.L'antenne 1 permet également d'émettre des signaux de réponse à la station de base, et pour cela l'antenne est aussi reliée à un bloc de modulation 50 constitué par un encodeur 51 suivi d'un modulateur 52. The antenna 1 also makes it possible to transmit response signals to the base station, and for that the antenna is also connected to a modulation block 50 constituted by an encoder 51 followed by a modulator 52.

Le circuit transpondeur comprend également une unité de mémorisation 60 de type non volatile destinée à contenir des informations propres, telles que son numéro d'identification et des informations externes reçues de la station de base. The transponder circuit further includes a storage unit 60 of non-volatile type for containing specific information, such as its identification number and external information received from the base station.

L'unité logique de commande 20 du circuit transpondeur est connectée à tous les autres blocs afin de pouvoir commander chacun d'entre eux et gérer les informations stockées dans l'unité de mémorisation 60 suivant les commandes reçues. The control logic unit 20 of the transponder circuit is connected to all other blocks in order to control each of them and manage information stored in the storage unit 60 according to the orders received.

Il ressort du problème posé que la seule énergie utilisable de manière fiable pour l'écriture dans l'unité de mémorisation 60 non-volatile, est l'énergie captée par l'antenne 1 en provenance du champ électromagnétique émis par la station de base, à condition que cette énergie soit en quantité suffisante au moment où l'on en a besoin. It appears from the problem that the only usable energy reliably for writing into the nonvolatile storage unit 60, is the energy captured by the antenna 1 from the electromagnetic field emitted by the base station, provided that this energy is sufficient at a time when it is needed.C'est donc cette énergie là qu'il convient d'évaluer. It is this energy there to be evaluated.Toute autre évaluation d'énergie prenant en compte de l'énergie préalablement stockée n'aura pour effet que de fausser l'estimation quant à la réelle valeur de l'énergie disponible lorsque l'unité logique de commande 20 envoie une instruction d'écriture ou programmation dans l'unité de mémorisation 60. Any other energy assessment taking into account the previously stored energy shall have the effect that distort the estimate of the real value of energy available when the control logic 20 sends a write instruction or programming in the storage unit 60.

Il est très avantageux de partager l'unité d'autorisation 70 d'une opération d'écriture en deux unités d'évaluation 71 et de surveillance 72 car, l'évaluation de l'évaluation de l'énergie à disposition par l'unité d'évaluation 71 se fait au détriment de l'énergie que peut utiliser le circuit transpondeur pour d'autres tâches. It is very beneficial to share the authorization unit 70 in a write operation in two evaluation units 71 and 72 for monitoring, evaluation, assessment of the energy provided by the unit 71 evaluation comes at the expense of energy that can use the transponder circuit for other tasks.En effet le circuit transpondeur fonctionne en utilisant la source d'alimentation Vrec fournit par la commande d'alimentation 12, qui est régénérée par l'énergie reçue par l'antenne 1. Si l'énergie reçue est en abondance il n'y a pas de problème mais, si cette énergie n'est pas en quantité suffisante alors, pendant une période d'évaluation de l'énergie reçue, le niveau de tension d'alimentation Vrec risque de ne pas se régénérer suffisamment, au point d'entraîner un mauvais fonctionnement du circuit transpondeur, ce qu'il est préférable d'éviter. Indeed the transponder circuit operates using the power source Vrec provided by the feed control 12, which is regenerated by the energy received by the antenna 1. If the received energy is in abundance there no problem, but if this energy is not sufficient then, during an energy evaluation period received, the power voltage level Vrec may not regenerate enough, as to cause a malfunction of the transponder circuit, it is preferable to avoid.C'est dans ce but qu'intervient l'unité de surveillance 72 qui interrompt, par le biais du signal pwon, prématurément l'évaluation de l'énergie reçue en dépit de l'ordre reçu initialement. It is in this goal comes the monitoring unit 72 interrupts, through PWON signal prematurely evaluating the energy received despite the order initially received.L'interruption de l'évaluation de l'énergie a deux conséquences. The interruption of the assessment of energy has two consequences.Premièrement, l'énergie qui était consommée pour évaluation devient disponible pour régénérer la source d'alimentation Vrec du circuit transpondeur ce qui permet un fonctionnement de ce dernier dans des conditions normales. First, the energy that was consumed for evaluation becomes available to regenerate the Vrec power source of the transponder circuit which allows operation thereof under normal conditions.Deuxièmement, le signal d'autorisation d'une opération d'écriture pwchok résultant de l'évaluation de l'énergie, est remis à "0", ce qui signifie une insuffisance d'énergie pour une telle opération d'écriture en mémoire 60. Naturellement dans ce cas-ci l'information est mémorisée de telle sorte que la régénération du niveau de tension d'alimentation Vrec ne modifie pas l'information comme quoi l'énergie est insuffisante. Second, the authorization signal of a write operation pwchok resulting from the evaluation of the energy, is reset to "0", which means an energy insufficient for such a write operation in memory 60 . of course in this case the information is stored such that the regeneration of the power voltage level Vrec does not modify the information as how the energy is insufficient.Pour réenclencher le mécanisme d'évaluation de l'énergie il faut recommencer un nouveau cycle complet avec la commande pwchen. To reset the evaluation mechanism of energy you have to start a new cycle with the full pwchen order.

Naturellement dans le cas où le condensateur de filtrage Csup de l'alimentation est suffisamment grand, il est possible que l'énergie reçue par l'antenne soit insuffisante mais, que le niveau de l'alimentation Vrec reste correct tout au long de la période d'évaluation de l'énergie à disposition, ce qui n'entraîne pas d'interruption prématurée de la fonction d'évaluation de l'énergie reçue. Naturally in the case where the smoothing capacitor Csup power is sufficiently large, it is possible that the energy received by the antenna is insufficient, but that the level of supply remains correct Vrec throughout the period evaluation of the energy available, which does not result in premature termination of the energy evaluation function received.Dans ce cas, l'unité d'évaluation pourra évaluer la valeur de l'énergie reçue par l'antenne, sans que cette évaluation soit faussée par un stockage préliminaire d'une certaine quantité d'énergie reçue préalablement. In this case, the evaluation unit may evaluate the value of the energy received by the antenna, without the evaluation to be distorted by a preliminary storage for a certain amount of energy received beforehand.

Ceci présente l'avantage de par son fonctionnement de pouvoir réutiliser dans des circuits intégrés différents, cette unité d'évaluation 71 du fait que la mesure de l'énergie n'est pas entachée d'erreurs dues à un stockage préalable éventuel d'énergie. This has the advantage of its operation can be reused in different integrated circuits, this evaluation unit 71 that the energy measurement is flawed due to any prior energy storage .En outre cette unité s'adapte bien à la technologie des circuits intégrés car la solution utilisée fait abstraction des composants externes au circuit. Furthermore this unit is well suited for integrated circuit technology as the solution used ignores the external components to the circuit.Elle fait également abstraction de la valeur que peut avoir le condensateur de filtrage de l'alimentation. It also ignores the value that can have the power filter capacitor.En outre, dans le mode de réalisation avantageux utilisant une unité de surveillance 72 de l'alimentation, l'unité d'autorisation 70 est également capable de prendre la décision d'interrompre une évaluation de l'énergie qui mettrait en danger le bon fonctionnement du circuit. In addition, in the advantageous embodiment using a monitoring unit 72 of the power supply, the authorization unit 70 is also capable of making the decision to terminate an assessment of the energy that would endanger the proper functioning of the circuit.On notera encore, que l'unité d'évaluation présente d'avantage d'homogénéiser la distance d'écriture de la mémoire et ainsi d'éliminer les disparités de pièce à pièce. will also be noted that the evaluation of this homogenize the writing distance advantage memory unit and thus eliminate piecemeal disparities.

Les deux blocs 713a et 713b, choisis identiques dans leur structure, sont connectés chacun sur un des connecteurs de l'antenne, I1 et I2. The two blocks 713a and 713b, chosen to be identical in their structure, are each connected on one of the connectors of the antenna, I1 and I2.Le principe fonctionnel d'un de ces blocs est d'écouler l'énergie reçue à travers un jeu de résistances, tout en ayant la fonction de diviseur de tension et en simulant préférablement en même temps une diode de redressement de la tension reçue présente dans le bloc d'alimentation. The functional principle of one of these blocks is to dispose the energy received through a set of resistors, while having the voltage divider function and preferably at the same time simulating a rectifying diode of the received voltage present in the power supply.En effet le jeu de résistances permet d'écouler l'énergie reçue, de manière à simuler la consommation due à la mémoire à écrire. Indeed, the set of resistors allows to sell the energy received, to simulate the consumption due to the memory write.Tandis que le montage qui simule la diode de redressement permet d'apprécier la valeur de la tension qui pourra être récupérée par l'alimentation Vrec pendant cette opération d'écriture. While the assembly that simulates the rectifier diode can appreciate the value of the voltage that can be recovered by the Vrec diet during this write operation.Pour finir le diviseur résistif permet d'adapter le niveau de la tension à la valeur de référence basée sur une tension bandgap. Finally the resistive divider is used to adapt the voltage level to the reference value based on a bandgap voltage.

EP200701031632007-02-272007-02-27Controller of the energy received by an antenna for preventing corruption of data during a write operation in non-volatile memory of a transponder
WithdrawnEP1965339A1
(en)